DOI: https://doi.org/10.1038/s44328-025-00065-8
تاريخ النشر: 2026-01-09
المؤلف: Ruotong Gao وآخرون
الموضوع الرئيسي: تطوير طرق الكيمياء التحليلية
نظرة عامة
تقدم هذه القسم نظرة عامة على إمكانيات العرق كسائل حيوي لمراقبة الصحة بشكل مستمر وغير جراحي، مع التأكيد على أهمية الأحماض الأمينية كعلامات حيوية لمختلف الاضطرابات الأيضية والصحة العامة. تسلط المراجعة الضوء على ظهور البوليمرات المطبوعة جزيئيًا (MIPs) كمستقبلات صناعية فعالة للكشف عن الأحماض الأمينية في العرق، مقدمة مزايا مثل الاستقرار، والفعالية من حيث التكلفة، والمتانة مقارنةً بعناصر التعرف البيولوجية التقليدية. تناقش المبادئ الأساسية للطباعة الجزيئية، وطرق بناء المستشعرات، ودمج المواد النانوية والتقنيات الكهروكيميائية في تطوير مستشعرات تحليل العرق.
علاوة على ذلك، تتناول المراجعة المشهد الحالي للمستشعرات الحيوية القابلة للارتداء، التي تطورت لتوفير رؤى في الوقت الحقيقي حول العلامات الحيوية الفسيولوجية والأيضية، متجاوزةً طرق المراقبة الجراحية التقليدية. تختتم بالاعتراف بالتحديات التي لا تزال قائمة في انتقال تقنيات MIP من البيئات المخبرية إلى التطبيقات العملية، بما في ذلك تجديد المستشعرات، وفهم العلاقة بين تركيزات الأحماض الأمينية والحالات الصحية، وإمكانية دمج الذكاء الاصطناعي في مراقبة الصحة الشخصية. يدعو المؤلفون إلى البحث بين التخصصات لفتح إمكانيات التشخيص للعرق، بهدف مستقبل من الرعاية الصحية الاستباقية والشخصية.
نقاش
في هذا النقاش، يتم التأكيد على دور الأحماض الأمينية كعلامات حيوية حاسمة لمراقبة الصحة، خاصةً فيما يتعلق بوظائفها الفسيولوجية وآثارها على مختلف الحالات الصحية. الأحماض الأمينية، مثل التربتوفان والتيروسين، ضرورية لتخليق الناقلات العصبية، مما يربط بين تناول الطعام والمزاج والوظيفة الإدراكية. بالإضافة إلى ذلك، تُعرف الأحماض الأمينية مثل الأرجينين والجلوتامين بأدوارها في تعديل المناعة ومحور الأمعاء-الدماغ. هذا الفهم المتطور يضع الأحماض الأمينية كمؤشرات ديناميكية للحالات الأيضية والعصبية والمناعية، مما يشير إلى إمكانياتها لمراقبة الصحة المستمرة من خلال تقنيات الاستشعار المبتكرة.
تسلط الورقة الضوء على تطوير البوليمرات المطبوعة جزيئيًا (MIPs) كبديل واعد لطرق الاستشعار الحيوي التقليدية، التي تعتمد غالبًا على المستقبلات الطبيعية مثل الأجسام المضادة. تم تصميم MIPs لتكون لديها مواقع تعرف محددة للأحماض الأمينية المستهدفة، مما يوفر مزايا في الحساسية، والانتقائية، والاستقرار، والفعالية من حيث التكلفة. توضح المراجعة طرق التخليق لـ MIPs، بما في ذلك البلمرة الحرة الجذرية والبوليمرة الكهروكيميائية، وتناقش تطبيقاتها في المستشعرات القابلة للارتداء للكشف عن الأحماض الأمينية في العرق. من خلال الاستفادة من الخصائص الفريدة للعرق كوسيلة تشخيصية، تؤكد الأبحاث على إمكانيات المستشعرات المعتمدة على MIP لتعزيز مراقبة الصحة وتوفير رؤى حول الحالات الأيضية والعصبية.
DOI: https://doi.org/10.1038/s44328-025-00065-8
Publication Date: 2026-01-09
Author(s): Ruotong Gao et al.
Primary Topic: Analytical chemistry methods development
Overview
The section provides an overview of the potential of sweat as a biofluid for continuous, non-invasive health monitoring, emphasizing the significance of amino acids as biomarkers for various metabolic disorders and overall health. The review highlights the emergence of Molecularly Imprinted Polymers (MIPs) as effective synthetic receptors for detecting amino acids in sweat, offering advantages such as stability, cost-effectiveness, and robustness compared to traditional biological recognition elements. It discusses the principles of molecular imprinting, sensor construction methodologies, and the integration of nanomaterials and electrochemical techniques in developing sweat analysis sensors.
Furthermore, the review addresses the current landscape of wearable biosensors, which have evolved to provide real-time insights into physiological and metabolic biomarkers, moving beyond traditional invasive monitoring methods. It concludes by acknowledging the challenges that remain in transitioning MIP-based technologies from laboratory settings to practical applications, including sensor regeneration, understanding the relationship between amino acid concentrations and health conditions, and the potential for integrating artificial intelligence in personalized health monitoring. The authors advocate for interdisciplinary research to unlock the diagnostic capabilities of sweat, aiming for a future of proactive and personalized healthcare.
Discussion
In this discussion, the role of amino acids as critical biomarkers for health monitoring is emphasized, particularly in relation to their physiological functions and implications for various health conditions. Amino acids, such as tryptophan and tyrosine, are essential for neurotransmitter synthesis, linking dietary intake to mood and cognitive function. Additionally, amino acids like arginine and glutamine are recognized for their roles in immune modulation and the gut-brain axis. This evolving understanding positions amino acids as dynamic indicators of metabolic, nervous, and immune system states, suggesting their potential for continuous health monitoring through innovative sensing technologies.
The paper highlights the development of Molecularly Imprinted Polymers (MIPs) as a promising alternative to traditional biosensing methods, which often rely on natural receptors like antibodies. MIPs are engineered to possess specific recognition sites for target amino acids, offering advantages in sensitivity, selectivity, stability, and cost-effectiveness. The review outlines the synthesis methods for MIPs, including bulk free-radical polymerization and electrochemical polymerization, and discusses their application in wearable sensors for amino acid detection in sweat. By leveraging the unique properties of sweat as a diagnostic medium, the research underscores the potential for MIP-based sensors to enhance health monitoring and provide insights into metabolic and neurological conditions.